1、3 实验:传感器的应用,【实验目的】 1.识别逻辑集成电路块、集成电路实验板,通过练习电子电路的组装,获得对自动控制电路设计的感性认识。 2.了解光控开关电路及控制原理,会组装光控开关。 3.了解温度报警器及控制原理,会组装温度报警器。,【实验原理】 1.光控开关的工作原理(图甲):,(1)白天,光照强度较大,光敏电阻RG阻值较小,加在斯密特触发器输入端A的电压较低,则输出端Y输出高电平,发光二极管LED不导通。 (2)当天色暗到一定程度时,RG阻值增大到一定值,斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V,输出端Y突然从高电平跳到低电平,则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)。,(3)
2、天明后,RG阻值减小,斯密特触发器输入端A电势逐渐降低,降到0.8 V时,输出端Y突然由低电平跳到高电平,二极管LED熄灭。这样就达到了使路灯天明自动熄灭,天暗自动开启的目的。 图乙与图甲电路工作原理基本相同,只是图乙中用继电器控制白炽灯泡的通断。,2.温度自动报警器的工作原理: (1)如图所示,常温下,调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平,则输出端Y处于高电平,无电流通过蜂鸣器,蜂鸣器不发声。,(2)当温度升高时,热敏电阻RT阻值减小,斯密特触发器输入端A电势升高,当达到某一值(高电平)时,其输出端由高电平跳到低电平,蜂鸣器通电,从而发出报警声,R1的阻值不同,则报警温度不同。,
3、【实验器材】 1.光控开关实验:斯密特触发器、发光二极管、二极管、电磁继电器、灯泡(6 V,0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51 k)、电阻R2(330 )、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸。,2.温度报警器实验:斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电 阻、可变电阻R1(最大阻值1 k)、集成电路实验板、 直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)。 3.斯密特触发器:当输入端电压逐渐上升到某一个值 (1.6 V)时,输出端会突然从高电平跳到低电平 (0.25 V),当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时, 输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)。,【实验过程】
4、 一、光控开关实验步骤 1.按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。 2.检查各元件的连接,确保无误。 3.接通电源,调节电阻R1,使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮。,4.用黑纸逐渐遮住光敏电阻,观察发光二极管或灯泡的状态。 5.逐渐撤掉黑纸,观察发光二极管或灯泡的状态。,二、温度报警器实验步骤 1.按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。 2.检查各元件的连接,确保无误。 3.接通电源,调节电阻R1,使蜂鸣器常温下不发声。 4.用热水使热敏电阻的温度升高,注意蜂鸣器是否发声。 5.将热敏电阻从热水中取出,注意蜂鸣器是否发声。,【注意事项】 1.安装前,对器材进行测试,确保各元件性能
5、良好后,再进行安装。 2.光控开关实验中,二极管连入电路的极性不能反接,否则将烧坏门电路集成块。,3.光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮,应该把R1的阻值调大些。 4.温度报警器实验中,要使蜂鸣器在更低的温度时报警,应该把R1的阻值调大些。,热点一 光、声控自动开关装置 【典例1】如图所示是一个基本逻辑电路。声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路。该电路的功能是在白天无论声音多么响,小灯泡都不会亮,在晚上,只要有一定的声音,小灯泡就亮。这种电路现广泛使用于公共楼梯间,该电路虚线框N中使用的是门电路。则下面说法正确的是( ),A.R2为光敏电阻,N为或门电路 B.R2为光敏
6、电阻,N为与门电路 C.R2为热敏电阻,N为或门电路 D.R2为热敏电阻,N为非门电路,【正确解答】选B。根据题意可知:要使小灯泡发光,则要具备两个条件,一是无光,二是有声音,两个条件缺一不可,是与的关系,所以N为与逻辑电路,R2为光敏电阻,故B正确。,热点二 用热敏电阻控制温度 【典例2】利用负温度系数热敏电阻制作的热敏传感器,一般体积很小,可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快,而且精确度高。 (1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路,其他因素不变,只要热敏电阻所处区域的温度降低,电路中电流将变_(选填“大”或“小”)。,(2)上述电路中,我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20 (如图甲所示),则 25 的刻度应在20 的刻度的_(选填“左”或“右”)侧。,(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化,请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。,【正确解答】(1)因为负温度系数热敏电阻温度升高时电阻减小,温度降低时,电阻增大。故电路中电流会减小。 (2)由(1)的分析知,温度越高,电流越大,25 的刻度应对应较大电流,故在20 对应电流刻度的右侧。,(3)如图所示。答案:(1)小 (2)右 (3)见正确解答图,
